A cryptosystem for elliptic curves over GF(2m) implemented in FPGAS

Resumo: Este trabalho propõe um sistema criptográfico para Criptografia baseada em Curvas Elípticas (ECC). ECC é usada alternativamente a outros sistemas criptográficos, como o algoritmo RSA (Rivest-Shamir-Adleman), por oferecer a menor chave e a maior segurança por bit. Ele realiza multiplicação de pontos (Q = kP) para curvas elípticas sobre corpos finitos binários. Trata-se de um criptosistema programável e configurável. Graças às propriedades do circuito programável (FPGA) é possível encontrar soluções otimizadas para diferentes curvas elípticas, corpos finitos e algoritmos. A característica principal deste criptosistema é o uso de um circuito combinacional para calcular duplicações e adições de pontos, por meio da aritmética sobre corpos finitos. Os resultados deste trabalho mostram que um programa de troca de chaves fica aproximadamente 20.483 vezes mais rápido com a ajuda do nosso sistema criptográfico. Para desenvolver este projeto, nós consideramos que o alto desempenho tem prioridade sobre a área ocupada pelos seus circuitos. Assim, nós recomendamos o uso deste circuito para os casos em que não sejam impostas restrições de área, mas seja exigido alto desempenho do sistema.Abstract: This work proposes a cryptosystem for Elliptic Curve Cryptography (ECC). ECC has been used as an alternative to other public-key cryptosystems such as the RSA (Rivest-Shamir-Adleman algorithm) by offering the smallest key size and the highest strength per bit. The cryptosystem performs point multiplication (Q = kP) for elliptic curves over binary polynomial fields (GF(2m)). This is a programmable and scalable cryptosystem. It uses the abilities of reconfigurable hardware (FPGA) to make possible optimized circuitry solutions for different elliptic curves, finite fields and algorithms. The main feature of this cryptosystem is the use of a combinatorial circuit to calculate point doublings and point additions, through finite field arithmetic. The results of this work show that the execution of a key-exchange program is, approximately, 20,483 times faster with the help of our cryptosystem. To develop this project we considered that high-performance has priority over area occupied by its circuit. Thus, we recommend the use of this circuit in the cases for which no area constraints are imposed but high performance systems are required